Apparaat diagnosticeert COVID-19 door speeksel

Ingenieurs hebben een klein apparaatje op tafel ontworpen dat in ongeveer een uur SARS-CoV-2 uit een speekselmonster kan detecteren. De diagnose is net zo nauwkeurig als de PCR-tests die nu worden gebruikt. Het apparaat kan ook worden gebruikt om specifieke virale mutaties te detecteren die verband houden met enkele van de SARS-CoV-2-varianten die nu circuleren. Dit resultaat kan ook binnen een uur worden verkregen, waardoor het mogelijk veel gemakkelijker wordt om verschillende varianten van het virus op te sporen, vooral in regio's die geen toegang hebben tot faciliteiten voor genetische sequencing.

De nieuwe diagnose kan worden geassembleerd voor ongeveer $ 15, maar die kosten zouden aanzienlijk kunnen dalen als de apparaten op grote schaal zouden worden geproduceerd.

De nieuwe diagnose is gebaseerd op SHERLOCK, een op CRISPR gebaseerde tool. Componenten van het systeem omvatten een RNA-geleidingsstreng die detectie van specifieke doel-RNA-sequenties mogelijk maakt en Cas-enzymen die die sequenties splitsen en een fluorescerend signaal produceren. Alle moleculaire componenten kunnen worden gevriesdroogd voor langdurige opslag en opnieuw worden geactiveerd bij blootstelling aan water.

De onderzoekers hebben een cruciale voorbewerkingsstap ingebouwd die enzymen, speekselnucleasen genaamd, uitschakelt, die nucleïnezuren zoals RNA vernietigen. Zodra het monster in het apparaat gaat, worden de nucleasen geïnactiveerd door hitte en twee chemische reagentia. Vervolgens wordt viraal RNA geëxtraheerd en geconcentreerd door het speeksel door een membraan te leiden.

Dit RNA-monster wordt vervolgens blootgesteld aan gevriesdroogde CRISPR/Cas-componenten, die worden geactiveerd door het automatisch doorprikken van verzegelde waterpakketten in het apparaat. De eenpotreactie amplificeert het RNA-monster en detecteert vervolgens de doel-RNA-sequentie, indien aanwezig.

De onderzoekers ontwierpen het apparaat, dat ze minimaal geïnstrumenteerde SHERLOCK (miSHERLOCK) noemen, zodat het maximaal vier modules kan hebben die elk op zoek zijn naar een andere doel-RNA-sequentie. De originele module bevat RNA-geleidingsstrengen die elke stam van SARS-CoV-2 detecteren. Andere modules zijn specifiek voor mutaties die verband houden met enkele van de varianten die in het afgelopen jaar zijn ontstaan, waaronder B.1.1.7, P.1 en B.1.351.

De Delta-variant was nog niet wijdverbreid toen de onderzoekers dit onderzoek uitvoerden, maar omdat het systeem al gebouwd is, zou het eenvoudig moeten zijn om een ​​nieuwe module te ontwerpen om die variant te detecteren. Het systeem kan ook eenvoudig worden geprogrammeerd om te controleren op nieuwe mutaties die het virus besmettelijker kunnen maken.

De onderzoekers testten hun apparaat eerst met menselijk speeksel verrijkt met synthetische SARS-CoV-2 RNA-sequenties en vervolgens met ongeveer 50 monsters van patiënten die positief waren getest op het virus. Ze ontdekten dat het apparaat net zo nauwkeurig was als de gouden standaard PCR-tests die nu worden gebruikt, waarvoor neusuitstrijkjes nodig zijn en die meer tijd en aanzienlijk meer hardware en monsterbehandeling vergen om resultaten op te leveren.

Het apparaat produceert een fluorescerende uitlezing die met het blote oog kan worden gezien en de onderzoekers hebben ook een smartphone-app ontworpen die de resultaten kan lezen en naar de volksgezondheidsafdelingen kan sturen om ze gemakkelijker te kunnen volgen. De onderzoekers denken dat het apparaat kan worden geproduceerd tegen een prijs van slechts $ 2 tot $ 3 per apparaat.